TW570850B - High density stainless steel products and method for the preparation thereof - Google Patents

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Description

570850 A7 B7 五、發明説明（2 第五目的爲提出一種製造具有較簡單幾何形狀之大型燒 結不錄鋼P Μ產品（例如凸緣盤）的方法。 發明概述 簡短地説，製備此等高密度產品之方法包括以下步驟： 讓一退火、水霧化不銹鋼經歷用高於2公尺/秒之撞錘速率 做單向施壓運動的HVC壓密作業； 及燒結生坯。 發明詳細説明 退火不銹鋼粉末最好是一本質上無碳的不銹鋼粉末，其 除了鐵以外還包括··至少1 〇 〇/〇重量百分比的鉻，不超過 0.4% (較佳不超過0.3%)重量百分比的氧，不超過〇〇5% (較佳不超過0.02 %且最佳不超過〇 〇15 % )重量百分比的 碳，至多0 · 5 %重量百分比的矽以及不超過〇 5 %重量百 分比的不純物。此等粉末及其製備方法揭示於世界專利公 告案WO 98/58093號，該案以引用的方式併入本文中。 明確地説，就重量百分比來說，退火粉末可包含· 1〇-30 % 的鉻，0_ 5 % 的鉬，0-15 % 的鎳，0-0 5。/。的矽，04 5 %的錳，0 - 2 %的鈮，〇 - 2 %的鈦，0 · 2 %的釩及至多〇 3 %的必然不純物；且最佳爲包含：1 〇-2〇 〇/。的鉻，〇 _ 3 %的 鉬，0.1-0.3 % 的矽，0.1-0.4 % 的錳，0_2 〇/〇 的鈮，〇_〇 5 0/〇 的鈦，0-0.5 %的釩，0 - 8 %的鎢且本質上沒有鎳或者是有 7-10 %的鎳。 可使用之一較佳退火粉末依其重量百分比來説包括： 10-20 % 的絡 ’ 0·3 % 的鉬，〇 !_〇 3 0/。的矽，〇」·〇 4 % 的 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 570850 A7 ______Β7___ 五、發明説明（5 ) - 料’像是聚醯胺、聚醯亞胺、聚烯烴、聚酯、聚烷氧化 物、多元醇等。潤滑劑之特殊實例爲硬脂酸鋅，H-wax®和 Kenolube®。潤滑劑量可能以不超過粉末物重量的i %爲原 則變動。 此外’壓密作業可於環境溫度或升高溫度（例如介於9 〇 °C和180 °C之間）。在後一案例中，一預熱過的粉末物在一 預熱過的衝模内經歷壓密作業，且所用潤滑劑可能從爲此 目的特別開發的潤滑劑中選出。此等暖壓密潤滑劑之實例 舉例來説揭示於美國專利第5 154 881號和5 744 433號中。 一般而言，後續燒結作業可能是以一約介於〗120 X：和 1250°C間之溫度持續一段約介於3 〇分鐘和1 20分鐘間之時 間進行。依據一較佳實施例，燒結作業係在一帶式熔爐内 以低於1180 X：(較佳低於115(TC且最佳低於1160 °C )的溫度 進行。然本發明並不侷限於以此等低溫進行燒結作業，以 更咼溫度（例如高達1400 °C )進行燒結可能獲得更高的密 度。又’燒結氣氛最好包含氫氣。較佳來説，應使用一氣 /氮氣氛。 本發明之一特殊優點在於具有近似理論密度之壓密物可 在習知熔爐（例如帶式熔爐）内以低溫（例如lUO-usoX：) 燒結。此與習知壓密方法相反，在習知方法中不可能以此 條件獲得如此高的生坯密度，高燒結密度係由高溫燒結獲 得，而此會導致壓密物收縮。藉由在待壓密粉末物内不含 潤滑劑或含有極少量潤滑劑的條件下利用Η V C壓密法， 生坯密度本質上會與燒結密度相同。從而代表獲得非常好 本紙張尺度適用中@ g家標準(CNS) Α4規格(21GX 297公爱) 一 一 ' 570850 A7 __B7 五、發明説明（6~_ 的容差。 依據本發明之方法能夠製造具有高密度（例如密度爲理 論密度之9 6 〇/。以上或甚至9 8 %以上）之生坯壓密物和燒結 壓密物。對於具有慣常化學組成之不銹鋼粉末而言，此相 當於欲度咼於7· 25公克/立方公分、7.30公克/立方公分甚 至7·35公克/立方公分。 吾人確信在本説明書及所附申請專利範圍項中敘述之本 發明·對於具有一較簡單幾何形狀之大型燒結不銹鋼ρ Μ產 品（例如凸緣盤）而言特別重要。其他可能會有利害關係的 產品爲氣密氧氣探針。然本發明並不侷限於這些產品。 以下實例更進一步説明本發明·· 實例1 兩種具有下表所列組成之粉末Α和Β用一部得自
Hydropulsor AB，Sweden 之 Model HYP 35-4 型壓密機經歷 Η V C壓密作業。 表1 材料 碳 鎳 鐵 盆 鉻 矽 氧 氮 A 0.01 0.1 基本材料 0.1 11.4 0.9 0.19 0.036 B 0.005 0.05 基本材料 0.1 11.2 0.13 0.20 0.001 Α爲一標準不銹鋼粉末 B爲一依據本發明應當使用的退火不鍊鋼粉末 衝模用溶在丙酮内的硬脂酸鋅潤滑。在乾燥後將7 〇公克 的粉末倒入衝模内。如下表2至5中所列，依據本發明之 方法有可能獲得生坯密度和燒結密度都超過7 3公克/立方 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 570850 A7 B7 五、 發明説明（7 ) — 公分的不銹鋼產品。這些表也顯示撞擊長度對密度的影 響。撞擊長度（在1 0公釐和7 0公釐之間變動）對應於約介 於3公尺/秒和8公尺/秒之間的撞錘速率。 表2 粉末A 理論密度7.75公克/立方公分 樣本 撞擊長度（公釐） 生坯密度（公克/立方公分） 相對密度(％) 1 10 5.50 71.0 2 20 6.06 78.1 3 30 6.41 82.7 4 40 6.67 86.0 5 50 6.91 89.2 6 60 7.12 91.8 7 65 7.15 92.2 8 70 7.21 93.0 表3 粉末B 理論密度7.78公克/立方公分 樣本 撞擊長度（公釐） 生坯密度（公克/立方公分） 相對密度（％) 1 10 5.86 75.3 2 20 6.44 82.8 3 30 6.81 87.6 4 40 7.10 91.3 5 50 7.27 93.4 6 55 7.35 94.5 7 60 7.41 95.3 8 65 7.41 95.2 粉末A之燒結後特性列於表4。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210x 297公釐） 570850 A7 B7 五、發明説明（8 ) 表4 樣本 溫度rc) 時間（分鐘） 燒結密度（公克/立方公分） 相對密度（％) 1 1250 30 5.56 71.7 2 1150 30 6.04 77.9 3 1250 30 6.52 84.2 4 1150 30 6.66 86.0 5 1250 30 7.02 90.6 6 1150 30 7.10 91.6 7 1250 30 7.22 93.2 8 1150 30 7.19 92.8 粉末B之燒結後特性列於表5。 表5 樣本 溫度（°c) 時間（分鐘） 燒結密度（公克/立方公分） 相對密度（％) 1 1250 30 5.93 76.3 2 1150 30 6.42 82.5 3 1250 30 6.87 88.3 4 1150 30 7.06 90.7 5 1250 30 7.33 94.2 6 1150 30 7.32 94.1 7 1250 30 7.45 95.8 8 1150 30 7.39 95.0 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

Claims (1)

  1. 570850 第090124826號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(91年11月） A8T B8 C8 D8 屬充 申請專利範圍 1. 一種製備兩密度壓密物之方法，其包括以下步驟： 讓一退火、水霧化、本質上無破的不銹鋼粉末經歷 用高於2公尺/秒之撞錘速率做單向施壓運動的H VC壓 密作業，該不銹鋼粉末除了鐵以外還包含至少1〇%重 量百勿比的鉻、不超過〇4%且較佳不超過〇3%重量 百分比的氧、不超過〇·05 %且較佳不超過〇〇2%且最佳 不超過0.015%重量百分比的碳、至多〇5%重量百分比 的碎以及不超過〇·5 %重量百分比的不純物； 及 燒結該壓密所得生坯。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中該退火粉末就重量 百分比來說包含： 1 0 - 3 0 %的鉻 0 - 5 %的鉬 0-15%的鎳 0 - 0.5 %的矽 0 -1 . 5 %的錳 0-2%的鈮 0 - 2 %的鈦 0 - 2 %的釩 0 - 8 %的鎢 及至多0.3 %的必然不純物，其餘部分為鐵。 3.如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該退火粉末就 重量百分比來說包含： 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS) Α4規得(210 X 297公釐〉 裝 訂 A BCD 570850 六、申請專利祀圍 1 0 - 2 0 %的鉻 0 - 3 %的鉬 〇 1 - 0 · 4 5 % 的矽 0 . 1 - 0.4 % 的錳 0 - 2 %的鈮 0 - 0.5 %的鈦 0 - 0.5 %的釩 0 - 8 %的鎢 其本質上沒有鎳，其餘部分為鐵。 4. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該退火粉末就 重量百分比來說包含： 1 0 - 2 0 %的鉻 0 - 3 %的鉬 0 · 1 - 0.3 % 的矽 0 . 1 - 0.4 % 的錳 0 - 2 %的鈮 0 - 0.5 %的鈦 0 - 0.5 %的釩 0 - 8 %的鎢 及7-10%的鎳，其餘部分為鐵。 5. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該壓密作業是 以一大於3公尺/秒且較佳大於5公尺/秒的撞錘速率進 行。 6. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該壓密作業係 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐） 570850 六、申請專利範園 以暖壓密方式進行。 :申請專利範圍第〗或2项之方法，該方法 :約在理論密度之96%以上且最佳在98%以上的：二 8. 如申請專利範圍第之方法，其中燒 約介於mot和1250 t間之溫度持續一段約介於= 鐘和1 2 0分鐘間之時間進行。 9. 如申請專利範圍第⑷項之方法，其中燒結作業係在 一帶式熔爐内以低於125〇t、較佳低於i2〇〇t：且最佳 低於1160 °c的溫度進行。 1〇·如申請專利範”…項之方法，其中燒結氣氛包含 氫氣。 11·:種壓密燒結不銹鋼產品，例如凸緣盤，其燒結密度 向於7.25公克/立方公分且較佳高於7.3〇公克/立方公 为’且其包含至少10%重量百分比的鉻、不超過〇〇5 %且較佳不超過0·02%且最佳不超過〇 〇15%重量百分 比的碳以及不超過〇5%重量百分比的碎。 12.如申請專利範圍第丨丨項之壓密燒結不銹鋼產品，其組 成就重量百分比來說包含： 1 0 - 3 0 %的絡 0 - 5 %的鉬 〇 - 1 5 %的鎳 0 - 0 · 5 %的碎 〇 - 1 · 5 %的錳 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) A8 B8 C8
    570850 、申請專利範園 〇 - 2 %的魏 〇 - 2 %的鈦 0 - 2 %的4凡 〇 - 8 %的鎢 其餘部分為鐵以及至多〇 . 3 %的必然不純物。 如申請專利範圍第i 2項之壓密燒結不銹鋼產品，其包 含： 1 0 - 2 0 %的鉻 〇 - 3 %的鉬 〇 · 1 - 0.3 % 的矽 〇 · 1 _ 0.4 % 的錳 〇 - 2 %的鈮 〇 _ 0.5 %的鈦 〇 · 0.5 %的釩 0 - 8 %的鎮 其本質上沒有鎳，其餘部分為鐵和奚多0·3%的必然 不純物。 14.如申請專利範圍第1 2項之壓密燒結不銹鋼產品，其包 含： 1 0 - 2 0 %的鉻 0 - 3 %的鉬 0 . 1 - 0.3 % 的矽 0 . 1 · 0.4 % 的錳 0 - 2 %的鈮 -4 - ____________________^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）
    装 訂
    570850 8 8 8 8 A BCD 申請專利範圍 其餘部分為鐵和至多0.3%的必然不 0 - 0.5 %的鈦 0 · 0.5 %的釩 0 _ 8 %的鎢 及7 - 1 0 %的鎳 純物。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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